JP3552989B2 - Bipolar device and method of manufacturing the same - Google Patents

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    • H01L29/66242Heterojunction transistors [HBT]

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子のうち、接合ダイオード或は接合トランジスタのようなバイポーラ接合(Bipolar Junction)素子及びその素子の製造方法に関するものである。具体的には、本発明はベースにシリコン又はシリコン−ゲルマニウム(Silicon−Germanium)薄膜を使用したバイポーラトランジスタ素子及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、高度に発展している半導体分野は、メモリ分野と、ASIC (Application Specific Integrated Circuit)分野で代表されるシステム集積回路分野と、無線通信に必須的なラジオ周波数(Radio Frequency:RF)の集積回路の分野と、データ処理のための高速ディジタル及びアナログIC分野等に大きく分けられる。本発明は、この分野のうち、RFIC及び高速ディジタル/アナログICに係る、最大振動周波数fmaxが高くて遮断周波数fTが高い半導体素子に係るものである。無線通信の需要が急増し、その需要が多様化される近年に、通信の品質向上と、通信周波数の共用性と、通信サービスの多様化によって高周波素子の必要性が徐々に高まっている。又、超高速情報通信網に対する社会的要求が増加することによって、高速・高周波トランジスタのような素子に対する研究と開発が活発に進められている。
【0003】
最近60GHz級の高速トランジスタを利用した10Gbps光伝送用ICが開発されて実用化されている。シリコンに不純物をイオン注入してベースを形成する同種接合バイポーラトランジスタ(Homojunction Bipolar Transistor)を中心としたシリコン高速素子の技術は、最大遮断周波数fTが30GHzである動作速度を有している。
これを 一層、改善したものとして、シリコン−ゲルマニウムを結晶成長して、ベースを形成した異種接合バイポーラトランジスタ(Heterojunction Bipolar Transistor:HBT)の技術が登場して、現在技術でfTが50〜150GHzであり、fmaxが50〜160GHzである動作速度を有する水準に至っている。
【0004】
シリコン−ゲルマニウム(SiGe)は、シリコンよりエナジーバンドギャップ(Eg:Energy Band gap)が小さい。シリコンでなしているエミッタとシリコン−ゲルマニウムでなしているベースとの間のエナジーバンドギャップの差Egが電流利得を指数関数比率で急増して同種接合バイポーラトランジスタに比してfT及びfmaxが相当に向上する。従って、SiGeでなしているベース内に注入される不純物ドーピング濃度がexp(ΔEg)分増加されても電流利得値が低下しない。従って、ベースの抵抗が低くて、雑音指数が低下することだけでなく、SiGeはSiより同じfTを得るのに必要なバイアス電流が低いため電力消耗を減らすことができる。ベースをイオン注入で形成する従来の方法と異なり、SiGeのベースを結晶薄膜成長法で形成すれば、ベースの厚さを0.02μm或はそれ以下の水準に超微細化して、バイポーラ素子の遮断周波数を高くすることができる。SiGeベース層内のゲルマニウム含量が、エミッタ側からコレクタ側まで、線形的に増加するように分布することから、ベース層に伝達される電子をより加速することができる。
従って、Geの分布を適当に調節して、遮断周波数fT及び最大振動周波数fmaxをより増加することができる。SiGeHBTは既存のシリコン半導体製造工程を大部分そのまま応用することができる。さらに、0.8〜1μm水準のフォトリソグラフィ法(Photo−Lithography)で100GHz級以上のfT及びfmaxを実現することができる。これは0.18〜0.25μm水準の超微細フォトリソグラフィ技術を要求するメモリや、ASIC用最新生産施設と比べると、SiGeHBTの生産施設は、既に古くなった0.25μm〜1.0μmの生産施設を再利用することができる。そして、SiGeHBT工程は高い生産力を有しながらも、経済性が非常に高い。
【0005】
異種接合バイポーラトランジスタに関わる既に特許登録された従来の技術としては、米国のIBM社、日本のNEC社、Hitachi社、ドイツのTemic社、そして韓国の韓国電子通信研究所(ERTI)で各々出願登録された特許等がある。このSiGeHBTに係る従来の技術は、次のような構造的な特性と、内在した問題点を有している。
【0006】
第1に、日本のNEC社で保有した特許技術は超自己整合(Super Self−Aligned) NPN異種接合バイポーラトランジスタに関するものである。前記トランジスタにおいてシリコン−ゲルマニウムを含むベース薄膜を素子の活性領域(device active region)のみに選択的に成長して、コレクタ−ベースとエミッタ−ベースとを各々自己整合している。
【0007】
以下、図16及び図17を参照して、前記超自己整合トランジスタの製造方法について簡単に説明する。
図16に示したように、p−形シリコン基板1にn+形不純物(dopant)をイオン注入してn+形埋め込みコレクタ11を形成する。埋め込みコレクタ11が形成された基板1の全面にn−形シリコンでなしているコレクタ薄膜10を蒸着する。図面に示したように、コレクタ薄膜10のうち、次にコレクタ半導体電極が形成される部分にn+形不純物イオンを注入して埋め込みコレクタ11と連結するコレクタシンカー13を形成する。隣接するトランジスタと電気的に隔離させるため、コレクタ薄膜10と基板1とをエッチングしてトレンチ(Trench)を形成する。
前記トレンチ内に硼素と燐を含むBPSG(Boron Phosphorous Silica Glass)のような絶縁物質を充填して素子分離トレンチ71を形成する。その後、BPSGを化学的−機械的研磨法(Chemical−Mechanical Polishing:CMP)で研磨して前記分離トレンチ71の表面部分をコレクタ薄膜10の表面部分と同じ高さを有するように平坦にする。コレクタ薄膜10及び分離トレンチ71が形成される基板1上にシリコン酸化膜でコレクタ絶縁膜17と、p+形多結晶シリコン薄膜(p+poly−Si film)でベース半導体電極膜23と、シリコン窒化膜でエミッタ絶縁膜37とを連続的に蒸着して形成する。エミッタ絶縁膜37とp+形多結晶シリコンでなしているベース半導体電極膜23とを共にエッチングしてシリコン酸化膜でなしているコレクタ絶縁膜17中のエミッタに予定される部分を露出させる。その次に絶縁物質を蒸着して異方性(anisotropic)エッチングしてエミッタ絶縁膜37とベース半導体電極膜23の内側壁部に第1の側壁絶縁膜73を形成する。第1の側壁絶縁膜73をマスクとして露出されたコレクタ絶縁膜17をウェットエッチング法で除去してその下にあるコレクタ薄膜10を露出させる。コレクタ薄膜10が露出された後にもある程度続けてウェットエッチングを進行して、ベース半導体電極膜23の下の所定の部分までに予め設定される深さ分アンダーカット(undercut)27a部を形成する。真性コレクタ領域15のみに選択的にn形不純物を追加的にイオン注入することによって素子の遮断周波数を増加させる(図16)。
【0008】
そして、図17に示したように、露出されるコレクタ領域10上とアンダーカット27a部内の露出されるベース半導体電極23上のみに、選択的に不純物が添加されていないシリコン−ゲルマニウムと、p+シリコン−ゲルマニウム(p+SiGe)層と、後にエミッタ35になる不純物が添加されていないSi層とがこの順序に積層されるベース薄膜20を成長する。この時、ベース半導体電極23の底面に多結晶層が選択的に形成される。ベース連結部27bが成長される反面、コレクタ薄膜10上には単結晶性ベース薄膜20が形成される。その上にシリコン膜を選択的にさらに形成してベース薄膜20とベース半導体電極23との間の連結を確実にする。この時には、ベース薄膜20から始まる単結晶シリコン薄膜の成長速度は、多結晶ベース連結部27bの成長速度に比してより遅くなるように調節して、ベース薄膜20の最上層にある不純物が添加されていないSi層の厚さの成長を最小化する。そして、シリコン窒化膜のような絶縁物質を蒸着して異方性エッチングして、第1の側壁絶縁膜73を形成し、ベース薄膜20の一部と接触する第2の側壁絶縁膜75を形成する。そして、コレクタ絶縁膜17の一部をエッチングしてコレクタシンカー13を露出させる。前記基板上にn形多結晶シリコン膜を蒸着する。そして、前記多結晶シリコン膜をエッチングしてベース薄膜20上にエミッタ半導体電極33を、そして、コレクタシンカー13上にコレクタ半導体電極13aを形成する。熱処理法でエミッタ半導体電極33に内在する不純物を前記ベース薄膜20の最上部にある不純物が添加されていないシリコン層に拡散させ、n形エミッタ35を形成する。そして、ベース薄膜20の残り部分は、真性ベース層25になる。その結果、別のマスクを使用しなくとも、コレクタ−ベース部分は前記アンダーカットを通じて、そして、エミッタ−ベース部分が第1の側壁絶縁膜73と第2の側壁絶縁膜75によって各々自己整合される超自己整合トランジスタが形成される(図17)。
【0009】
アンダーカット27a部分はウェットエッチングの進行時間によって調節されるので、そのアンダーカット27a部分の長さに沿って形成されるコレクタ−ベース接合寄生容量の均一性を維持するのが非常に難しい。酸化膜が形成されるコレクタ層上にベース薄膜を選択的結晶成長法で形成する時に、ベース薄膜内の不純物濃度とSiGe層のゲルマニウム含量がコレクタ薄膜露出部の密度と大きさに沿って変化が大きい。いわゆるローディング効果(loading effect)というこのような現象は製造工程の安定度を低下させ、単一のウェハ上において素子の特性の均一度を低下させることもある。このようなローディング効果の影響を少なくするためには、ベース薄膜の結晶成長圧力を低くしなければならない。しかし、その場合には、ベース薄膜の成長速度が非常に遅くなって生産力(throughput)が低下する。前記従来の技術において、ベース電極は、p+形多結晶シリコンで形成されている。前記p+形多結晶シリコンは、寄生抵抗が金属のものに比して非常に大きいので、素子の動作速度fmaxを向上させるのが非常に難しくなる。
【0010】
第2に、関連ある技術は、米国のIBM社が保有したものとして、図18及び図19に示したように、チタンシリサイド薄膜をエミッタと、ベースと、コレクタとにオーミック電極として使用してエミッタと、ベースと、コレクタとの寄生抵抗を低下させたSiGeHBTに関するものである。以下、その製造方法を簡単に説明する。
【0011】
図18に示されたように、p−形シリコン基板1にn+形不純物をイオン注入して埋め込みコレクタ11を形成する。前記基板上にシリコンを蒸着してコレクタ薄膜10を形成する。隣接する素子を電気的に分離させるため、コレクタ薄膜10と基板1とをエッチングしてトレンチ(Trench)を形成する。トレンチの内側壁面にシリコン酸化物のような絶縁物質で内壁絶縁膜を形成する。残りトレンチ内部に多結晶シリコンを充填させ、化学的−機械的研磨法で表面を平坦化する。その結果、多結晶シリコンが充填された分離トレンチ71が形成される。選択酸化(RecessedLocalOxidation of Silicon法(recessed LOCOS))法でコレクタ絶縁膜(フィールド酸化膜)17を形成する。前記方法においては、コレクタ薄膜10の活性領域を除外した部分を所定の深さ分エッチングし、前記エッチングされる部分に残るコレクタ薄膜を熱酸化する。言い換えれば、コレクタ絶縁膜17はその後に形成されるコレクタシンカー13と、エミッタが形成されるコレクタ15を除いた領域のみに形成される。感光膜とコレクタ絶縁膜17をマスクとして使用して露出されるコレクタ薄膜10にn形不純物イオンを注入してn+形コレクタシンカー13を形成する。以上のような状態において、p+シリコン−ゲルマニウム(p+SiGe)層と、不純物が添加されていないシリコン層(i−Si)とが順次的に積層され、その後に前記最上層にn形不純物が拡散されてエミッタに切り換るベース薄膜を成長させる。この時、活性コレクタ15上には、単結晶性(Single Crystalline)ベース薄膜が成長され、ベース25として使用され、コレクタ絶縁膜(フィールド酸化膜)17上には、多結晶(Polycrystalline)或は非晶質(Amorphous)ベース薄膜が成長され、ベース半導体電極23として使用される。ベース半導体電極の領域以外の部分は感光膜をマスクとして除去する。酸化シリコンのような物質を蒸着してエミッタ絶縁膜37を形成する。感光膜をマスクとして使用して、活性コレクタ15とベース25とに対応するエミッタ絶縁膜37の一部を除去してエミッタ領域を開口する(図18)。
【0012】
図19に示したように、n+多結晶シリコンを蒸着し、パターニングしてエミッタ半導体電極33を形成する。シリコン酸化物を蒸着し、異方性エッチングしてエミッタ半導体電極33の外側壁に側壁シリコン酸化膜77を形成する。続いて異方性エッチングを行うことによって、ベース半導体電極23上にあるエミッタ絶縁膜37を除去する。シリコン表面上のみに選択的にチタンシリサイドを形成して、コレクタオーミック電極19と、ベースオーミック電極29と、エミッタオーミック電極39とを同時に形成する。前記の素子においては、半導体電極の上に金属性シリサイドオーミック電極19、29、39をさらに形成して接触抵抗及びベース寄生抵抗を減少させている(図19)。
【0013】
この場合には、エミッタ金属電極をエミッタオーミック電極の上に形成するためには、エミッタオーミック電極の大きさがエミッタ金属電極の大きさより大きくなければならない。エミッタが狭く形成されると、素子のfT及びfmaxは高くなる。従って、エミッタ境界部は、ベースオーミック電極の境界部で一定距離L程度離れていなけばならない。言い換えれば、エミッタの下にある真性ベースの境界部がベースオーミック電極の境界部から距離L分離れなければならない。従って、非真性ベース領域の長さLで発生する寄生抵抗を防止することができない。反面、エミッタの接触抵抗を減らすためには、エミッタオーミック電極の大きさが大きくなければならない。そのため、高速の特性を有しながら低い電力を実現するための素子を超小型に製造(Scale−down)するのが難しい。この問題を解決するため、エミッタオーミック電極を素子の活性領域外部に延長して活性領域外にエミッタ端子部を形成する方法が考えられる。この場合には、前記の延長されるエミッタオーミック電極の部分でエミッタの寄生抵抗が発生する問題点が生じる。
【0014】
シリコンの上にチタンTiのような金属物質をスパッタリングして、その下にあるシリコンと反応させて形成するチタンシリサイドTiSiのベースオーミック電極は、シリサイドが形成される途中にシリサイドの凝集(agglomeration)が発生することもある。この場合、シリサイドがベース薄膜を貫通してコレクタと直接電気的に接触すると、素子の遮断周波数fTが減少する。このような場合には、ベース−コレクタがPN接合でなく、ショトッキー(schottky)接合をなしているので、動作速度が低下する。このような理由で、ベース薄膜は高速のfTを得るためにできるだけ薄く形成するのが難しい。他の方法に、ベースオーミック電極が活性素子領域の外部にL分延長されるところに形成することが考えられる。それによって、ベース寄生抵抗が大きくなって、素子の特性が低下する。
【0015】
第3に、図20及び図21に示したようなドイツのTemic社で保有した技術は、チタンシリサイド層29をベースオーミック電極として使用し、エミッタ半導体電極33で自己整合をなしているバイポーラトランジスタに関するものである。以下、その製造方法を簡単に説明する。
【0016】
図20に示したように、p−形シリコン基板1にn−形不純物をイオン注入して埋め込みコレクタ11を形成する。その上にコレクタ薄膜を形成する。熱酸化工程法(LOCOS)を利用してコレクタ絶縁膜17を形成する。
前記コレクタ絶縁膜17は活性コレクタ領域15とコレクタシンカー13には形成されない。その上にp+形シリコン−ゲルマニウムでなしているベース薄膜と、n−形シリコンでなしているエミッタ薄膜とを連続的に成長させる。前記の薄膜中から活性コレクタ領域15の上には単結晶薄膜が積層される。一方、コレクタ絶縁膜 (フィールド酸化膜)17の上には多結晶或は非晶質薄膜が積層される。前記基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を順次的に蒸着してエミッタ絶縁膜37を形成する。そして、エミッタ領域を覆う感光膜をマスクとして使用してシリコン窒化膜をパターニングしてマスキング膜91を形成する。BFイオンを注入して熱処理して、エミッタ領域外部にあるn−形シリコンエミッタ膜をp++形ベース第1半導体電極層23aを形成する。エミッタ領域内部のn−形シリコンエミッタ、即ち、真性エミッタ層35は変わらないまま残る。これと共に、マスキング膜91外部にあるp+形SiGeベース薄膜はp++形ベース第2半導体電極層23bになり、反面に真性エミッタ層35下にあるp+形SiGeベース層、即ち、真性ベース層25は変わらないまま残る。BFをイオン注入し、熱処理することによって硼素を拡散して、側面p++領域27が活性コレクタ領域15の内部の周辺に沿って形成される(図20)。
【0017】
図21に示したように、続いて、ベース電極領域を定めるマスクを使用して前記ベース第1及び第2半導体電極層23a及び23bをパターニングしてベース第1及び第2半導体電極23a及び23bを完成する。シリコン酸化膜を蒸着して異方性エッチングして窒化マスキング膜(エミッタマスキング膜)91とベース半導体電極23a、23bの外部側壁に第1の側壁絶縁膜73を形成する。エミッタ絶縁膜37中、前記マスキング膜91と、前記第1の側壁絶縁膜73で被覆されていない部分とを異方性エッチング法で除去する。そして、露出されるベース第1半導体電極23aとコレクタシンカー13上部のみに選択的にチタンのような金属をスパッタリングして熱処理して、チタンシリサイドでベースオーミック電極29及びコレクタオーミック電極19を形成する。次に、シリコン酸化物のような物質を前記基板の全面に蒸着して保護膜79を形成する。化学的−機械的研磨工程(Chemical Mecahanical Polishing:CMP)で前記マスキング膜91の表面が現れるまで前記保護膜79を平坦化させる。露出される窒化マスキング膜91のみを選択的ウェットエッチング法で除去する。
第1の側壁絶縁膜73内壁に第2の側壁絶縁膜75を形成する。従って、エミッタ絶縁膜37の一部が露出され、エッチング法で除去され、n−形シリコンエミッタ層35が開口される。n+形多結晶シリコンを蒸着し、感光膜にパターニングしてエミッタ半導体電極33を形成する。エミッタ半導体電極33の上のみに選択的にチタンのような金属をスパッタリングして熱処理してチタンシリサイドでエミッタオーミック電極39を形成する。前記保護膜79を感光膜にパターニングして、ベースオーミック電極29とコレクタオーミック電極19とを露出する金属接触窓を形成する。金属物質を蒸着して感光膜でパターニングしてベース端子81と、エミッタ端子83と、コレクタ端子85とを形成する(図22)。
【0018】
この場合には、ベース半導体電極23aと23bに注入される硼素イオンを活性化させるための熱処理工程で、p+SiGe真性ベース層25にある硼素イオンが隣接したシリコン層である真性エミッタ層35と活性コレクタ層15の内部に垂直に拡散される。したがって、ベース層が厚くなる現象が生じ、遮断周波数が低下する。
同時に、ベース半導体電極23a及び23bに注入される硼素イオンが水平拡散され、n+形多結晶シリコンでなしているエミッタ半導体電極33から拡散されるn形不純物と接触することもある。この場合には、エミッタ−ベース接合はn+/p++接合になるため、その間にトンネリング電流(Tunneling Current)、即ち、漏洩電流が生じる。
【0019】
CMP工程で保護膜79を平坦化させる工程において、酸化シリコン膜を研磨する時の速度は、窒化シリコン膜を研磨する時の速度とほとんど類似であるため、マスキング膜91の最上部表面が露出される時に正確に保護膜79を研磨する工程を停止させるのが非常に難しい。従って、第1の側壁絶縁膜73が研磨され、保護膜79と共に除去される場合もある。そのため、ベースオーミック電極29がエミッタ半導体電極33と接触することもある。また、同時に突出する形状を有する保護膜79が除去されやすくなるため、保護膜79が抜かれて、その次に形成されるエミッタ半導体電極33がチタンシリサイドベースオーミック電極29と接触することもある。前述したような第1の側壁絶縁膜73及び突出する保護膜79の研磨のような問題点を解決するため、マスキング膜91を厚く形成する方法が考えられる。しかし、窒化シリコン膜を厚く蒸着することは基板に過度なストレスを加える。従って、前記の方法のような製造工程を正確に調節することが非常に難しい。
第4の関連する技術は、韓国の韓国電子通信研究所(ETRI)で保有した技術として、図23及び図24に示すようにシリコン−ゲルマニウムをベースとして使用したバイポーラトランジスタに関するものである。以下、その製造方法に関して簡単に説明する。
【0020】
図23に示すように、p−形シリコン基板1にn形不純物をイオン注入してn+形埋め込みコレクタ11を形成する。その上にn−形シリコンでコレクタ薄膜を形成する。素子活性領域であるコレクタ15及びコレクタシンカー部を除外した他の部分に局部熱酸化法(LOCOS)を適用して隣接する素子を電気的に隔離させるコレクタ絶縁膜17を形成する。コレクタシンカー部にn形不純物イオンを注入してn+コレクタシンカー13を形成する。前記コレクタ15及びコレクタシンカー13が形成される基板1全面に、不純物が添加されていないシリコン−ゲルマニウム(i−SiGe)層と、p+形シリコン−ゲルマニウム(p+SiGe)層と、不純物が添加されていないシリコン(i−Si)層とが下から上まで順序に積層されるベース薄膜20を成長する。この工程では、活性コレクタ15及びコレクタシンカー13上に、単結晶性薄膜が蒸着される反面、コレクタ絶縁膜(フィールド酸化膜)17上には多結晶乃至非晶質薄膜が成長される。前記ベース薄膜20上にシリコン酸化膜を蒸着し、パターニングしてコレクタシンカー13及び活性コレクタ15領域内の真性ベース25領域を被るマスキング膜91を形成する。前記マスキング膜91をマスクとして露出されるベース薄膜にBFイオンを注入する。注入されるイオンを活性化し、イオン注入過程で損傷するシリコン層の結晶性を回復するための熱処理をする。そうすると、注入された不純物イオンが拡散され、p++形ベース半導体電極膜21とp++領域27がコレクタ15領域のエッジ部分に形成される。その後、マスキング膜91を除去する。前記ベース薄膜上にTiSi2.6のような混合物(composite target)をスパッタリングして非晶質ベースオーミック電極膜29を蒸着する。前記ベースオーミック電極膜29上にシリコン酸化膜93をさらに蒸着する。前記シリコン酸化膜93のうちに活性ベース25上にある部分を活性ベース領域15を開口する形状を有する感光膜で除去する。その後、ベースオーミック電極膜29の開口する部分をHF溶液でウェットエッチングする。その上にシリコン酸化物のような絶縁物質を蒸着してエミッタ絶縁膜37を形成する。エミッタ絶縁膜37とシリコン酸化膜93をベース電極領域を覆う感光膜をマスクとしてエッチングする。その後、残るエミッタ絶縁膜37と残るシリコン酸化膜93をマスクとして、ベースオーミック電極膜29をウェットエッチングし、コレクタ絶縁膜17上にあるベース薄膜20をドライエッチングする。エミッタ絶縁膜37と、シリコン酸化膜93と、ベースオーミック電極29と、ベース半導体電極23のエッチングされた側壁に側壁絶縁膜77を形成する。前記エミッタ絶縁膜37を感光マスクを用いてパターニングしてエミッタ領域を開口して、ベース25を露出させる。前記基板上に多結晶シリコン薄膜を蒸着し、前記多結晶シリコン薄膜にn形不純物を注入し、感光マスクを用いてパターニングして活性ベース25上にエミッタ半導体電極33をコレクタシンカー13上にコレクタ半導体電極13aを同時に形成する。前記基板上にシリコン酸化物を蒸着して保護膜79を形成する。その後、基板を熱処理してエミッタ半導体電極33内のn形不純物を隣接する層に拡散させ、ベース薄膜の最上部層である不純物が添加されていないシリコン層(i−Si)をエミッタ35として形成する。前記保護膜79を感光膜を用いてパターニングしてエミッタと、ベースと、コレクタ用金属接触窓を各々のエミッタ半導体電極33と、ベースオーミック電極29と、コレクタ半導体電極13aとの上に形成する。その後、TiWとAl−1%Siのような金属物質を蒸着し、前記金属薄膜を金属連結を定める感光膜を用いてパターニングする。その結果、ベース端子81と、エミッタ端子83と、コレクタ端子85とが完成する(図24)。
【0021】
この場合にも前述した他の先行技術のように、以下のようないくつかの問題点を有している。第1に、活性ベース領域15を開口する非晶質TiSi2.6のベースオーミック電極膜29を感光膜としてウェットエッチング法によりパターニングする時、ウェットエッチング速度がシリコン酸化膜93と異なる。その結果、エッチングされる活性ベース領域の側壁表面が均一に形成できないため、エミッタ絶縁膜37を蒸着する時、ボイド(void)が生じる。その上に、エミッタ半導体電極33を形成するための多結晶シリコン層を蒸着する時、前記ボイドに多結晶シリコンが埋め込まれてエミッタ半導体電極33がベースオーミック電極と直接連結される場合が生じる。さらに、エッチング工程中に 非晶質TiSi2.6のべースオーミック電極膜29の表面でエッチング液と反応して必然的に発生する泡が非晶質TiSi2.6をエッチングするウェットエッチング液の反応を妨害することもある。その結果、泡で覆った非晶質TiSi2.6膜の一部が不完全にエッチングされ、非晶質TiSi2.6の残余物がエミッタ半導体電極33とベースオーミック電極29とを互いに電気的に連結させることもある。
【0022】
第2に、エミッタ絶縁膜37と酸化シリコン膜93とをマスクとしてベース電極領域外側にあるベースオーミック電極膜29をウェットエッチングする時、酸化シリコン膜と非晶質TiSi2.6膜の間にエッチング比率の差でエッチング側面を均一に形成するのが難しい。エッチングされる表面を洗浄溶液であるHFで洗浄する時、エミッタ絶縁膜37及びシリコン酸化膜93とベースオーミック電極29を再度エッチングしてベース電極の境界部が荒くなる。即ち、ベース電極を形成する工程が安定的でなくなるため、ベース電極が電気的に安定できない状態になる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
以上で説明したような従来のシリコン−ゲルマニウム異種接合バイポーラトランジスタにおいては、様々な問題点があった。高速の遮断周波数を保有するシリコン−ゲルマニウム異種接合素子を得るためには、ベース薄膜ができるだけ薄く形成されるのが望ましい。超微細薄膜のベースを有するバイポーラトランジスタをチタンでなしているベースオーミック電極を含むように形成する場合には、チタンシリサイドの凝集がよく生じるため、薄いベース薄膜を透過してコレクタ層と直接連結される傾向がある。前記のような問題を解決するため、従来の方法では図18及び図19に示したようにチタンベースオーミック電極を活性コレクタ領域の外部にL程度の長さ分ずれてベース層上に形成している。このような問題点を解決するための他の方法で試みられるものとして、図23及び図24で説明した従来方法がある。しかし、この方法においては、非晶質TiSi2.6でなしているベース電極をウェットエッチングする時、製造工程の均一性を確保するのが難しく、活性ベース領域にエッチングされていない残りの残余非晶質TiSi2.6によってベースとエミッタとの間に短絡 (short)の現象が現れる。
【0024】
本発明の目的は、シリコン或はシリコン−ゲルマニウム薄膜を結晶成長してベースとして使用し、金属シリサイドをベースオーミック層に採択してベース電極の抵抗を減少させたバイポーラトランジスタ及びその製造方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明による同種接合或は異種接合バイポーラトランジスタは埋め込みコレクタを含む半導体基板と、コレクタ絶縁膜によって素子分離される活性コレクタ及びコレクタシンカーと、前記活性コレクタ上に形成される活性ベース層と前記コレクタ絶縁膜上に形成される第1のベース半導体電極膜で構成している。ベースと、マスキング膜によって前記第1のベース半導体電極膜上のみに選択的に成長される第2のベース半導体電極と、前記第2のベース半導体電極上のみに選択的に形成される金属性シリサイドベースオーミック電極膜と、エミッタを電気的に分離させるエミッタ絶縁膜と、前記活性ベース上に形成されるエミッタと、前記エミッタ上に形成されるエミッタ半導体電極と、前記基板全面を被る保護膜と、前記エミッタ半導体電極、前記ベースオーミック電極そして前記コレクタシンカー上に各々形成されるエミッタ電極と、ベース電極と、コレクタ電極とを備えることを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図7を参照して本発明の第1の実施の形態のバイポーラトランジスタを製造する方法を詳細に説明する。
図1に示したように、p−形シリコン基板101に砒素(arsenic)又は燐(phosphorous)のようなn形不純物をイオン注入し、拡散してn+形埋め込みコレクタ111を形成し、その上にコレクタ薄膜110を形成する。
【0027】
LOCOS工程のような熱酸化法でコレクタ活性領域115になる部分と、コレクタシンカー113になる部分以外の領域にコレクタ絶縁膜(フィールド酸化膜)117を形成する。コレクタシンカー113に対応する部分が開口される感光膜マスクを使用して砒素又は燐のようなn形不純物を注入してコレクタシンカー113のドーピング濃度を高くする。そして、感光膜を除去し、熱処理して注入される不純物を拡散する。感光膜マスクを使用して砒素又は燐のようなn形不純物を真性(Intrinsic)コレクタ115領域にイオン注入する。次に、 感光膜を除去し、熱処理して注入される不純物を拡散して、図2に示すように形成する。
【0028】
前記基板の全面にベース薄膜120を蒸着する。同種接合バイポーラトランジスタを形成する場合には硼素(boron)がドーピングされるシリコンでなしているベース薄膜120を形成する。異種接合バイポーラトランジスタ(HBT)を形成する場合には、不純物が添加されていないシリコンでなしているシード層と、不純物が添加されていないシリコン−ゲルマニウム(i−SiGe)層と、p+形シリコン−ゲルマニウム(p+SiGe)層と、不純物が添加されていないシリコン(i−Si)層とが下から上方向に積層されているベース薄膜120を形成する。
シリコンシード層はコレクタ絶縁膜上でシリコン−ゲルマニウム膜の成長が均一になるように助けて、ベース薄膜120の厚さ及びベース薄膜120内のゲルマニウムの含量分布を均一にする。言い換えれば、ベース薄膜の厚さと、ドーピング濃度と、ベース薄膜内のゲルマニウム含量とが、開口されるSiの面積及び開口されるSiパターニングの密度によって変化する、いわゆるローディング効果(loadingeffect)が発生しないようにするため、まずシリコンシード薄膜を形成する。また、Siシード薄膜がない場合、ローディング効果を避けるためベース薄膜を成長させる雰囲気の圧力が低くなければならない。そうすると、蒸着速度が遅くなって、生産収率が低くなる問題点が生じる。即ち、Siシード層を使用すると、ベース薄膜を成長する圧力を高くすることができ、生産収率を極大化することができる。最上部にある不純物が添加されていないSi層は、次にエミッタに変わる部分である。ベース電極領域を被る感光膜をマスクとしてベース薄膜120をパターニングして図3に示したように形成する。
【0029】
絶縁物質を蒸着して感光膜にマスクとしてパターニングして、図4に示したように、ベース活性領域125とコレクタシンカー113を覆うマスキング膜191を形成する。前記マスキング膜191はシリコン酸化物とシリコン窒化物のうち、少なくともいずれか一つを含む。前記マスキング膜191はベース薄膜120を二つの部分に分けて、一つはベース活性領域125になり、その他の一つはベース半導体電極123aである。前記マスキング膜191をマスクとして使用してBFイオンを注入して、図4に示したように、前記マスキング膜191の外部側に露出されるベース薄膜120を硼素ドーピング濃度が高い第1のベース半導体電極123aを形成する。そして、熱処理を行って第1のベース半導体電極123aに注入される硼素を活性コレクタ115のエッジ部分127に拡散させる。
【0030】
図5に示したように、前記第1のベース半導体電極123a上のみに選択的にインーシチュ(in−situ)に硼素がドーピングされる第2のベース半導体電極123bを成長する。第2のベース半導体電極123bはシリコン、シリコン−ゲルマニウムそして、ゲルマニウムのうち少なくともいずれか一つを含む。その次に、TiNとTiを順次的にスパッタリングし、熱処理した後、ウェットエッチングして、第2のベース半導体電極123b上のみにチタンシリサイド(TiSi)とチタニュウムナイトライド(TiN)でなしているベースオーミック電極129を選択的に形成する。ベースオーミック電極129はTiSi、TiN、CoSi、PtSi、NiSi、FeSi、CuSi、WSiのうち、少なくともいずれか一つを含む金属性シリサイドと、WとCuのうち、少なくともいずれか一つを含む金属を含む。第2のベース半導体電極123bはTiSiでなしている金属性シリサイドでなしているベースオーミック電極129と活性コレクタ115との電気的に直接接触されることを防止する。もしかしたら、超微細ベース薄膜が金属性シリサイドベースオーミック電極と凝集される場合には、前記電気的に直接接触する現象が生じる。即ち、凝集するシリサイドが超微細ベース薄膜を透過してコレクタ115と接触して、ベースとコレクタとの間にショトッキー接触が形成される。この場合に、ベース−コレクタ接合と、エミッタ−ベース接合とが非対称になってコレクターエミッタとの間の電圧が非正常的に遮断され、素子の特性が低下する。
一方、ベースオーミック電極129と第2のベース半導体電極123bが、ベース活性領域125上には形成されないないため、凝集を防止するための厚さの制限が無くなるため、活性ベース125の厚さを望む遮断周波数を実現することができる程度に薄く形成することができる。
【0031】
図6に示したように、前記基板の全面にエミッタ絶縁膜137を形成する。次に、エミッタ領域を定める感光膜をマスクとしてエミッタ絶縁膜137とその下にあるベースマスキング膜をエッチングしてエミッタ領域を開口する。多結晶n+形シリコンを形成してエミッタ半導体電極133を定める感光膜をマスクとしてパターニングする。その後、熱処理を行う。それによって、エミッタ半導体電極133に含まれているn形不純物をその下部に接触されている活性ベース125、即ち、真性ベース領域に拡散させ、ベース薄膜125の最上部にある不純物が添加されていないシリコン(i−Si)層をエミッタ135に切り換る。
【0032】
図7に示したように、前記基板の全面にシリコン酸化物やシリコン窒化物のような絶縁物質で保護膜179を蒸着する。その後、感光膜をマスクとしてベースオーミック電極129上にはベース接触窓(contact window)を、エミッタ半導体電極133上にはエミッタ接触窓を、コレクタシンカー113上にはコレクタ接触窓を各々開口する。接触窓を開口する時には、保護膜179と、エミッタ絶縁膜137と、コレクタシンカー113とを覆っているマスキング膜191をエッチングして形成する。その次にHF溶液を使用して表面を洗浄した後、金属電極層を蒸着して感光膜をマスクとしてパターニングして、ベース端子181と、エミッタ端子183と、コレクタ端子185とを形成する。
【0033】
この場合に、金属性シリサイドでなしているベースオーミック電極129がHF溶液と反応して、ベースオーミック電極129がHFで洗浄する間にエッチングされることもある。そうなると、ベースオーミック電極129と ベース端子181との間の電気的接触が正常的にならないこともある。これを防止するため、金属端子用金属層を蒸着する前に、追加的な金属性シリサイド層をベース接触窓を通じて露出される第2のベース半導体電極上のみに選択的に再形成することができる。
【0034】
本発明による第2の実施の形態は、図8に示されている。図8に示したように、活性ベース125とコレクタシンカー113とを覆うマスキング膜191は、二つの層を含んでいる、即ち、シリコン酸化物を含む下層膜191aと、シリコン窒化物を含む上層膜191bとが積層されている。これはエミッタ絶縁膜137とマスキング膜191a、191bとをエッチングしてエミッタ領域を開口する工程において、ベース125を損傷することを防止するためである。シリコン酸化物とシリコン窒化物との間のイオン反応エッチングRIEの比率の差を利用してエミッタ絶縁膜137のRIE工程をシリコン窒化膜191bが露出される時に停止した後、露出されたシリコン窒化膜191bをエッチングするためのRIE工程をシリコン酸化物でなしている下層膜191aが露出される時まで遂行する。露出されたシリコン酸化膜191aは化学的ウェットエッチング法で除去する際に、その下にある活性ベース層125が損傷されないようにする。
【0035】
前記本発明による実施の形態では、n形不純物が〜1021cm−3程度に高くドーピングされたエミッタ半導体電極内の不純物がベース薄膜最上部である不純物が添加されていないシリコン(i−Si)層に拡散され、n+形エミッタに切り換る。同時に、p形不純物が〜1019cm−3程度にドーピングされたp+形シリコン−ゲルマニウムベース内の不純物又は前記不純物が添加されていないシリコン(i−Si)層に拡散される。その結果、接合容量が非常に高いn+p接合が形成されて低いコレクタ電流で遮断周波数が減少する。
【0036】
第3の実施の形態においては、エミッタ−ベース接合部で低い接合容量を有し、低いコレクタ電流でも遮断周波数が高いエミッタ層を形成する方法を提供する。以下、第3の実施の形態による製造方法を図9乃至図11を参照して説明する。
【0037】
図9に示したように、ベース125は不純物が添加されていないSiシード層と、不純物が添加されていないSiGe層と、p+SiGe層とが下から上まで順序に積層されているが、本実施の形態では、ここでSiGeベース層の最上部の不純物が添加されていないSi層が含まれていない。第1の実施の形態の図5以後のようにエミッタ絶縁膜137とマスキング膜191をパターニングしてエミッタ領域を開口してベース125を露出させる。
【0038】
図10に示すように、砒素又は燐のような不純物が〜1018cm−3程度にドーピングされた単結晶シリコンでエミッタ135aをエミッタ領域内に露出されるベース125部分のみに選択的に成長させる。
【0039】
図11に示すように、砒素又は燐のような不純物がドーピングされた多結晶性シリコンを全面に蒸着してパターニングして、エミッタ半導体電極133を形成することもできる。
【0040】
そして、本実施の形態によって、次のような他の方法でエミッタ135aとエミッタ半導体電極133を形成することもできる。エミッタ領域を開口した後に、エミッタ135aのみを選択的に成長する代わりに、基板の全面に不純物が〜1018cm−3程度にドーピングされたn形シリコンを含むエミッタ135aと不純物が〜1021cm−3程度にドーピングされたn形シリコンを含むエミッタ半導体電極133を続けて蒸着する。その後、エミッタ135aと多結晶性エミッタ半導体電極133を同時にパターニングして形成する。この場合には図12のような構造を有するバイポーラトランジスタが形成される。
【0041】
第4の実施の形態では活性コレクタを形成することにおいて、前記の第1の実施の形態で前述した、いわゆるLOCOS方法と異なるコレクタ活性領域を定める方法に対する一つの製造方法を図13乃至図15を参照して説明する。
【0042】
図13に示すように、埋め込みコレクタ111が形成される基板の全面にコレクタ絶縁膜117を蒸着する。コレクタ活性領域及びコレクタシンカー部を定める感光膜をマスクとしてコレクタ絶縁膜117をパターニングしてコレクタ領域115a及びコレクタシンカー領域113aを定めて露出させる。
【0043】
図14に示すように、シリコンを選択的結晶成長法で前記露出されるコレクタ領域及びコレクタシンカー領域のシリコン上のみに単結晶シリコン膜115b、113bを成長させる。成長させた単結晶シリコン膜115b、113bは開口される部分を完全に充填して、コレクタ絶縁膜117の厚さより高く成長させるのが普通である。
【0044】
図15に示すように、成長され、突出したシリコン膜115bと113b部分を化学的−機械的研磨CMP工程を遂行して平坦化させる。その結果、コレクタ絶縁膜117と、活性コレクタ115と、コレクタシンカー113が完成する。以後に第1の実施の形態と同一方法でバイポーラ素子を完成する。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、インシチュ(in−situ)にドーピングされ、超微細結晶成長されるシリコン或はシリコン−ゲルマニウム薄膜をベースで使用する同種接合或は異種接合バイポーラトランジスタを提供する。従って、本発明によるバイポーラトランジスタのベース層はイオン注入によって形成されるバイポーラトランジスタのベース厚さをより薄くすることができる。そのため、遮断周波数fTと最大振動周波数fmaxを増加させることができる。一般的に、SiGe層はフィールド酸化膜上に成長される場合には、あまり凝集しない。したがって、シリコン−ゲルマニウムベース膜はフィールド酸化膜がパターニングされた基板では選択的に活性コレクタ上のみに成長する傾向を示す。その結果、ベース膜は臨界厚さ(critical thickness)、即ち、シリコン膜上にSiGe層が成長する時、ゲルマニウム含量が異なっても欠陥がないまま成長できる限界厚さより厚く形成される。従って、SiGe薄膜内に格子整合による欠陥が生じ、SiGeHBTが構成できないこともある。これを防止するため、まず酸化膜がパターニングされる基板上にシリコンでなしているシード薄膜(seed layer)を所定の厚さ分成長させた後に、シリコン−ゲルマニウムをその上に成長する。それによって、SiGeベース層は、より均一な厚さを有し、Ge含量が均一に分布される。更に本発明による方法は、成長速度が非常に遅く、工程が複雑である選択的薄膜成長法(selective epitaxial growth:SEG)でSiGeベース薄膜を成長させた従来の製造方法に比して、生産収率が向上する。
【0046】
特に、活性コレクタ領域内に露出されるSiGeベース上とフィールド酸化膜上にある第1のベース半導体電極上にTiSiを含むベースオーミック電極を形成する時、TiSiが凝集(agglomeration)によるベース薄膜を貫通してコレクタと直接接触する。この場合、素子の性能が低下する。これを防止するため、まず不純物をインシチュ(in−situ)にドーピングされる第2のベース半導体電極をベースオーミック電極が形成される領域のみに選択的に成長させる。そして、製造工程の安定性と再現性を実現している。そして、製造工程上の熱処理温度を低くするためインシチュに不純物が高くドーピングされたエミッタ薄膜を形成する。
その結果、SiGeベース薄膜内の不純物が隣接するシリコンコレクタとシリコンエミッタに拡散されることを最小化する。従って、ベース層をできるだけ薄く形成することができ、エミッタ−ベースとの接合間の寄生容量が減少して、素子の低雑音化及び高い遮断周波数を得ることができる。
【0047】
以上で特定のバイポーラトランジスタに対して幾つかの実施の形態による製造工程を説明したが、本発明は上述した幾つかの実施の形態のみに限定されない。何故ならば、本発明の思想に逸脱しなくとも様々な修正と変更を加え、多様なバイポーラトランジスタを製造できることはこの分野に属する通常の知識を有する者は簡単に判るからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による金属シリサイドをベースオーミック電極として使用し、シリコン又はシリコン−ゲルマニウム蒸着薄膜をベースとして使用した同種接合又は、異種接合バイポーラトランジスタの製造方法を示す工程中の一断面図である。
【図2】図1に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図3】図1に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図4】図1に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図5】図1に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図6】図1に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図7】図1に示すバイポーラトランジスタの完成段階を示す断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態によるシリコン又はシリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用する同種或は異種バイポーラトランジスタを示す断面図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態によるシリコン又はシリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用する同種或は異種バイポーラトランジスタの製造方法を示す工程中の一断面図である。
【図10】図9に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図11】図9に示すバイポーラトランジスタの完成段階を示す断面図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の変形例によるシリコン又はシリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用する同種或は異種バイポーラトランジスタを示す断面図である。
【図13】本発明の第4の実施の形態によるシリコン又はシリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用する同種或は異種バイポーラトランジスタの製造方法を示す工程中の一断面図である。
【図14】図13に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図15】図13に示すバイポーラトランジスタの製造工程中の一断面図である。
【図16】従来の技術による、露出されるシリコンコレクタ表面のみに選択的にシリコン−ゲルマニウムを成長してベース薄膜を形成し、超自己整合される異種接合バイポーラトランジスタ(HBT)を示す断面図であり、その工程中の一断面を示す。
【図17】図16の異種接合バイポーラトランジスタの全体構成を示す断面図である。
【図18】従来の技術による、チタンシリサイドをベースオーミック電極として使用し、シリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用した異種接合バイポーラトランジスタ(HBT)を示す断面図であり、その工程中の一断面を示す。
【図19】図18に示す異種接合バイポーラトランジスタの全体構成を示す断面図である。
【図20】従来の技術による、金属シリサイドをベースオーミック電極として使用し、自己整合されるシリコン−ゲルマニウム異種接合バイポーラトランジスタ(HBT)を示す断面図であり、その工程中の一断面を示す。
【図21】図20に示す異種接合バイポーラトランジスタの工程中の一断面を示す図である。
【図22】図20に示す異種接合バイポーラトランジスタの全体構成を示す断面図である。
【図23】従来の技術による、チタンシリサイドをベースオーミック電極として使用し、シリコン−ゲルマニウムをベース薄膜として使用した異種接合バイポーラトランジスタ(HBT)を示す断面図である。
【図24】図23に示す異種接合バイポーラトランジスタの全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
101 シリコン基板
110 コレクタ薄膜
111 n+形埋込コレクタ
113 コレクタシンカー
115 コレクタ活性領域
117 コレクタ絶縁膜(フィールド酸化膜)
120 ベース薄膜
123a 第1のベース半導体電極
123b 第2のベース半導体電極
125 ベース半導体電極
127 エッジ部分
129 ベースオーミック電極
179 保護膜
181 ベース端子
183 エミッタ端子
185 コレクタ端子
191 マスキング膜
HBT 異種接合バイポーラトランジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bipolar junction device such as a junction diode or a junction transistor among semiconductor devices, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a bipolar transistor device using a silicon or silicon-germanium thin film as a base and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Recently, a semiconductor field which has been highly developed includes a memory field, a system integrated circuit field represented by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) field, and an integration of a radio frequency (Radio Frequency: RF) essential for wireless communication. It can be broadly divided into the field of circuits and the field of high-speed digital and analog ICs for data processing. The present invention relates to a semiconductor device having a high maximum vibration frequency fmax and a high cutoff frequency fT, which relates to an RFIC and a high-speed digital / analog IC in this field. In recent years when the demand for wireless communication has rapidly increased and the demand has been diversified, the necessity of a high-frequency element has been gradually increased due to improvement in communication quality, commonality of communication frequency, and diversification of communication services. Also, as social demands for ultra-high-speed information communication networks increase, research and development of devices such as high-speed and high-frequency transistors have been actively promoted.
[0003]
Recently, a 10 Gbps optical transmission IC using a 60 GHz class high speed transistor has been developed and put into practical use. The technology of a silicon high-speed device centered on a homojunction bipolar transistor (Homojunction Bipolar Transistor) that forms a base by ion-implanting impurities into silicon has an operation speed with a maximum cutoff frequency fT of 30 GHz.
As a further improvement, a heterojunction bipolar transistor (HBT) technology, in which silicon-germanium is crystal-grown to form a base, has appeared, and the fT of the current technology is 50 to 150 GHz. , Fmax have an operating speed of 50 to 160 GHz.
[0004]
Silicon-germanium (SiGe) has a smaller energy band gap (Eg) than silicon. The energy bandgap difference Eg between the emitter made of silicon and the base made of silicon-germanium causes the current gain to increase exponentially, so that fT and fmax are significantly higher than for homogeneous junction bipolar transistors. improves. Therefore, even if the impurity doping concentration implanted into the base made of SiGe is increased by exp (ΔEg), the current gain value does not decrease. Therefore, not only the base resistance is lower and the noise figure is lower, but also the power consumption can be reduced because SiGe requires a lower bias current to obtain the same fT than Si. Unlike the conventional method in which the base is formed by ion implantation, if the base of SiGe is formed by a crystal thin film growth method, the thickness of the base is ultra-miniaturized to a level of 0.02 μm or less and the bipolar element is cut off. The frequency can be increased. Since the germanium content in the SiGe base layer is distributed so as to increase linearly from the emitter side to the collector side, electrons transmitted to the base layer can be further accelerated.
Accordingly, the cutoff frequency fT and the maximum vibration frequency fmax can be further increased by appropriately adjusting the Ge distribution. SiGeHBT can apply most of existing silicon semiconductor manufacturing processes as they are. Further, fT and fmax of 100 GHz class or more can be realized by a photolithography method (Photo-Lithography) of 0.8 to 1 μm level. This is because SiGeHBT's production facility has an old production capacity of 0.25 µm to 1.0 µm, compared to the memory that requires ultra-fine photolithography technology of 0.18 to 0.25 µm level and the latest production facility for ASIC. Facilities can be reused. And while SiGeHBT process has high productivity, it is very economical.
[0005]
Patented conventional technologies related to heterojunction bipolar transistors have already been filed with IBM in the United States, NEC in Japan, Hitachi, Temic in Germany, and Korea Electronics Research Institute (ERTI) in Korea. Patents issued. The prior art relating to this SiGeHBT has the following structural characteristics and inherent problems.
[0006]
First, the patented technology owned by NEC of Japan relates to a super self-aligned NPN heterojunction bipolar transistor. In the transistor, a base thin film containing silicon-germanium is selectively grown only in a device active region of the device, and a collector-base and an emitter-base are respectively self-aligned.
[0007]
Hereinafter, a method of manufacturing the super self-aligned transistor will be briefly described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 16, an n + type buried collector 11 is formed by ion-implanting an n + type impurity (dopant) into the p− type silicon substrate 1. A collector thin film 10 made of n-type silicon is deposited on the entire surface of the substrate 1 on which the embedded collector 11 is formed. As shown in the drawing, n + type impurity ions are implanted into a portion of the collector thin film 10 where a collector semiconductor electrode is to be formed next to form a collector sinker 13 connected to the buried collector 11. The collector thin film 10 and the substrate 1 are etched to form a trench to electrically isolate the transistor from an adjacent transistor.
The isolation trench 71 is formed by filling the trench with an insulating material such as BPSG (Boron Phosphorous Silicon Glass) containing boron and phosphorus. Then, the BPSG is polished by a chemical-mechanical polishing (CMP) method so that a surface portion of the isolation trench 71 is flat to have the same height as a surface portion of the collector thin film 10. A collector insulating film 17 of a silicon oxide film, a base semiconductor electrode film 23 of a p + type polycrystalline silicon thin film (p + poly-Si film), and an emitter of a silicon nitride film on the substrate 1 on which the collector thin film 10 and the isolation trench 71 are formed. The insulating film 37 is formed by continuous evaporation. The emitter insulating film 37 and the base semiconductor electrode film 23 made of p + type polycrystalline silicon are both etched to expose a portion intended for the emitter in the collector insulating film 17 made of a silicon oxide film. Next, an insulating material is deposited and anisotropically etched to form a first sidewall insulating film 73 on the inner sidewalls of the emitter insulating film 37 and the base semiconductor electrode film 23. Using the first sidewall insulating film 73 as a mask, the exposed collector insulating film 17 is removed by a wet etching method to expose the underlying collector thin film 10. After the collector thin film 10 is exposed, wet etching is continued to some extent to form an undercut 27a by a predetermined depth up to a predetermined portion under the base semiconductor electrode film 23. The cutoff frequency of the device is increased by additionally implanting an n-type impurity selectively only in the intrinsic collector region 15 (FIG. 16).
[0008]
Then, as shown in FIG. 17, only on the exposed collector region 10 and on the exposed base semiconductor electrode 23 in the undercut 27a, silicon-germanium to which an impurity is not selectively added and p + silicon Growing a base thin film 20 in which a germanium (p + SiGe) layer and an undoped Si layer which will later become the emitter 35 are stacked in this order. At this time, a polycrystalline layer is selectively formed on the bottom surface of the base semiconductor electrode 23. While the base connecting portion 27b is grown, a single crystalline base thin film 20 is formed on the collector thin film 10. A silicon film is selectively further formed thereon to ensure the connection between the base thin film 20 and the base semiconductor electrode 23. At this time, the growth rate of the single crystal silicon thin film starting from the base thin film 20 is adjusted so as to be slower than the growth speed of the polycrystalline base connecting portion 27b, and the impurity in the uppermost layer of the base thin film 20 is added. Minimize the growth of the thickness of the unprocessed Si layer. Then, an insulating material such as a silicon nitride film is deposited and anisotropically etched to form a first side wall insulating film 73 and a second side wall insulating film 75 which is in contact with a part of the base thin film 20. I do. Then, a part of the collector insulating film 17 is etched to expose the collector sinker 13. An n-type polycrystalline silicon film is deposited on the substrate. Then, the polycrystalline silicon film is etched to form an emitter semiconductor electrode 33 on the base thin film 20 and a collector semiconductor electrode 13a on the collector sinker 13. Impurities existing in the emitter semiconductor electrode 33 are diffused into a silicon layer on the uppermost portion of the base thin film 20 to which the impurities are not added by a heat treatment, thereby forming an n-type emitter 35. The remaining portion of the base thin film 20 becomes the intrinsic base layer 25. As a result, the collector-base portion is self-aligned through the undercut and the emitter-base portion is self-aligned by the first sidewall insulating film 73 and the second sidewall insulating film 75, respectively, without using another mask. A super self-aligned transistor is formed (FIG. 17).
[0009]
Since the undercut 27a is controlled by the progress time of the wet etching, it is very difficult to maintain the uniformity of the collector-base junction parasitic capacitance formed along the length of the undercut 27a. When a base thin film is formed on a collector layer on which an oxide film is formed by a selective crystal growth method, the impurity concentration in the base thin film and the germanium content of the SiGe layer change along the density and size of the exposed portion of the collector thin film. large. Such a phenomenon called a loading effect reduces the stability of a manufacturing process, and may reduce the uniformity of device characteristics on a single wafer. In order to reduce the influence of the loading effect, the crystal growth pressure of the base thin film must be reduced. However, in this case, the growth rate of the base thin film is very slow, and the throughput is reduced. In the conventional technique, the base electrode is formed of p + type polycrystalline silicon. Since the p + -type polycrystalline silicon has a much larger parasitic resistance than that of a metal, it is very difficult to improve the operation speed fmax of the device.
[0010]
Second, a related technology, which is owned by IBM Corporation in the United States, uses a titanium silicide thin film as an ohmic electrode for an emitter, a base, and a collector as shown in FIGS. And a SiGeHBT with reduced parasitic resistance between the base and the collector. Hereinafter, the manufacturing method will be briefly described.
[0011]
As shown in FIG. 18, an n + type impurity is ion-implanted into the p− type silicon substrate 1 to form a buried collector 11. A collector thin film 10 is formed by depositing silicon on the substrate. In order to electrically isolate adjacent elements, the collector thin film 10 and the substrate 1 are etched to form a trench. An inner wall insulating film is formed on the inner wall surface of the trench using an insulating material such as silicon oxide. The inside of the remaining trench is filled with polycrystalline silicon, and the surface is flattened by a chemical-mechanical polishing method. As a result, an isolation trench 71 filled with polycrystalline silicon is formed. The collector insulating film (field oxide film) 17 is formed by a selective oxidation (Received Local Oxidation of Silicon method (recessed LOCOS) method). In the above method, a portion excluding the active region of the collector thin film 10 is etched to a predetermined depth, and the collector thin film remaining in the portion to be etched is thermally oxidized. In other words, the collector insulating film 17 is formed only in the region excluding the collector sinker 13 formed later and the collector 15 formed with the emitter. Using the photosensitive film and the collector insulating film 17 as a mask, n-type impurity ions are implanted into the exposed collector thin film 10 to form an n + type collector sinker 13. In the above state, a p + silicon-germanium (p + SiGe) layer and a silicon layer (i-Si) to which no impurity is added are sequentially stacked, and then an n-type impurity is diffused into the uppermost layer. To grow a base thin film that can be switched to an emitter. At this time, a single-crystal (Single Crystalline) base thin film is grown on the active collector 15 and used as the base 25, and a polycrystalline (Polycrystalline) or non-crystalline is formed on the collector insulating film (field oxide film) 17. An amorphous (Amorphous) base thin film is grown and used as the base semiconductor electrode 23. The portion other than the region of the base semiconductor electrode is removed using the photosensitive film as a mask. An emitter insulating film 37 is formed by depositing a material such as silicon oxide. Using the photosensitive film as a mask, a part of the emitter insulating film 37 corresponding to the active collector 15 and the base 25 is removed to open an emitter region (FIG. 18).
[0012]
As shown in FIG. 19, n + polycrystalline silicon is deposited and patterned to form an emitter semiconductor electrode 33. Silicon oxide is deposited and anisotropically etched to form a sidewall silicon oxide film 77 on the outer wall of the emitter semiconductor electrode 33. Subsequently, the emitter insulating film 37 on the base semiconductor electrode 23 is removed by performing anisotropic etching. By selectively forming titanium silicide only on the silicon surface, a collector ohmic electrode 19, a base ohmic electrode 29, and an emitter ohmic electrode 39 are simultaneously formed. In the above device, metallic silicide ohmic electrodes 19, 29, and 39 are further formed on the semiconductor electrode to reduce the contact resistance and the base parasitic resistance (FIG. 19).
[0013]
In this case, in order to form the emitter metal electrode on the emitter ohmic electrode, the size of the emitter ohmic electrode must be larger than the size of the emitter metal electrode. When the emitter is formed narrow, the fT and fmax of the device become high. Therefore, the emitter boundary must be separated by a certain distance L at the boundary of the base ohmic electrode. In other words, the boundary of the intrinsic base beneath the emitter must be separated by a distance L from the boundary of the base ohmic electrode. Therefore, it is not possible to prevent the parasitic resistance generated by the length L of the non-intrinsic base region. On the other hand, in order to reduce the contact resistance of the emitter, the size of the emitter ohmic electrode must be large. Therefore, it is difficult to manufacture (Scale-down) an element for realizing low power while having high-speed characteristics in a very small size. In order to solve this problem, a method is considered in which the emitter ohmic electrode is extended outside the active region of the device to form an emitter terminal outside the active region. In this case, there is a problem that the parasitic resistance of the emitter is generated in the extended emitter ohmic electrode.
[0014]
Titanium silicide TiSi formed by sputtering a metal material such as titanium Ti on silicon and reacting with silicon underneath. 2 In the base ohmic electrode, agglomeration of silicide may occur during the formation of silicide. In this case, when the silicide penetrates the base thin film and makes direct electrical contact with the collector, the cutoff frequency fT of the device decreases. In such a case, the operation speed is reduced because the base-collector is not a PN junction but a Schottky junction. For this reason, it is difficult to form the base thin film as thin as possible in order to obtain a high-speed fT. As another method, it is conceivable to form the base ohmic electrode outside the active element region by extending by L. As a result, the base parasitic resistance increases and the characteristics of the device deteriorate.
[0015]
Third, the technology owned by Temic, Germany, as shown in FIGS. 20 and 21, relates to a bipolar transistor that uses a titanium silicide layer 29 as a base ohmic electrode and is self-aligned with an emitter semiconductor electrode 33. Things. Hereinafter, the manufacturing method will be briefly described.
[0016]
As shown in FIG. 20, an n-type impurity is ion-implanted into the p-type silicon substrate 1 to form a buried collector 11. A collector thin film is formed thereon. The collector insulating film 17 is formed using the thermal oxidation process (LOCOS).
The collector insulating film 17 is not formed on the active collector region 15 and the collector sinker 13. A base thin film made of p + type silicon-germanium and an emitter thin film made of n-type silicon are continuously grown thereon. A single crystal thin film is stacked on the active collector region 15 from among the above thin films. On the other hand, a polycrystalline or amorphous thin film is stacked on the collector insulating film (field oxide film) 17. An emitter insulating film 37 is formed by sequentially depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on the substrate. Then, the masking film 91 is formed by patterning the silicon nitride film using the photosensitive film covering the emitter region as a mask. BF 2 Ions are implanted and heat-treated to form ap ++ type base first semiconductor electrode layer 23a on the n− type silicon emitter film outside the emitter region. The n-type silicon emitter inside the emitter region, ie, the intrinsic emitter layer 35, remains unchanged. At the same time, the p + type SiGe base thin film outside the masking film 91 becomes the p ++ type base second semiconductor electrode layer 23b, while the p + type SiGe base layer below the intrinsic emitter layer 35, that is, the intrinsic base layer 25 is changed. Will remain without. BF 2 Is implanted and heat-treated to diffuse boron, so that the side surface p ++ region 27 is formed along the periphery of the inside of the active collector region 15 (FIG. 20).
[0017]
As shown in FIG. 21, the base first and second semiconductor electrode layers 23a and 23b are patterned using a mask that defines a base electrode region to form the base first and second semiconductor electrodes 23a and 23b. Complete. A silicon oxide film is deposited and anisotropically etched to form a nitride masking film (emitter masking film) 91 and first sidewall insulating films 73 on the outer sidewalls of the base semiconductor electrodes 23a and 23b. In the emitter insulating film 37, the masking film 91 and a portion not covered with the first sidewall insulating film 73 are removed by an anisotropic etching method. Then, a metal such as titanium is selectively sputtered only on the exposed base first semiconductor electrode 23a and the upper portion of the collector sinker 13 and heat-treated to form the base ohmic electrode 29 and the collector ohmic electrode 19 with titanium silicide. Next, a material such as silicon oxide is deposited on the entire surface of the substrate to form a protective layer 79. The passivation layer 79 is planarized until a surface of the masking layer 91 appears in a chemical-mechanical polishing (CMP) process. Only the exposed nitride masking film 91 is removed by a selective wet etching method.
A second sidewall insulating film 75 is formed on the inner wall of the first sidewall insulating film 73. Therefore, a part of the emitter insulating film 37 is exposed and removed by the etching method, and the n-type silicon emitter layer 35 is opened. An emitter semiconductor electrode 33 is formed by depositing n + type polycrystalline silicon and patterning it on a photosensitive film. A metal such as titanium is selectively sputtered only on the emitter semiconductor electrode 33 and heat-treated to form an emitter ohmic electrode 39 of titanium silicide. The protective film 79 is patterned into a photosensitive film to form a metal contact window exposing the base ohmic electrode 29 and the collector ohmic electrode 19. A metal material is deposited and patterned with a photosensitive film to form a base terminal 81, an emitter terminal 83, and a collector terminal 85 (FIG. 22).
[0018]
In this case, in a heat treatment process for activating boron ions implanted into the base semiconductor electrodes 23a and 23b, boron ions in the p + SiGe intrinsic base layer 25 are combined with the intrinsic emitter layer 35, which is an adjacent silicon layer, and the active collector layer. It is diffused vertically inside the layer 15. Therefore, a phenomenon in which the base layer becomes thicker occurs, and the cutoff frequency decreases.
At the same time, boron ions implanted into the base semiconductor electrodes 23a and 23b are horizontally diffused and may come into contact with n-type impurities diffused from the emitter semiconductor electrode 33 made of n + type polycrystalline silicon. In this case, since the emitter-base junction becomes an n ++ / p ++ junction, a tunneling current, that is, a leakage current is generated therebetween.
[0019]
In the step of flattening the protective film 79 in the CMP step, the speed at which the silicon oxide film is polished is almost similar to the speed at which the silicon nitride film is polished, so that the uppermost surface of the masking film 91 is exposed. It is very difficult to accurately stop the step of polishing the protective film 79 at the same time. Therefore, the first sidewall insulating film 73 may be polished and removed together with the protective film 79 in some cases. Therefore, the base ohmic electrode 29 may come into contact with the emitter semiconductor electrode 33 in some cases. Further, since the protective film 79 having the shape protruding at the same time is easily removed, the protective film 79 may be removed, and the emitter semiconductor electrode 33 formed next may contact the titanium silicide base ohmic electrode 29. In order to solve the above-described problems such as the polishing of the first sidewall insulating film 73 and the protruding protective film 79, a method of forming the masking film 91 thicker is considered. However, depositing a thick silicon nitride film puts excessive stress on the substrate. Therefore, it is very difficult to precisely control the manufacturing process as in the above method.
A fourth related technology is a technology owned by the Korea Institute of Electronics and Communication (ETRI) in Korea, and relates to a bipolar transistor using silicon-germanium as a base as shown in FIGS. Hereinafter, the manufacturing method will be briefly described.
[0020]
As shown in FIG. 23, n-type impurities are ion-implanted into p-type silicon substrate 1 to form n + -type buried collector 11. A collector thin film is formed thereon using n-type silicon. A local thermal oxidation method (LOCOS) is applied to a portion other than the collector 15 and the collector sinker, which are element active regions, to form a collector insulating film 17 for electrically isolating adjacent elements. An n + collector sinker 13 is formed by implanting n-type impurity ions into the collector sinker portion. An impurity-free silicon-germanium (i-SiGe) layer, a p + type silicon-germanium (p + SiGe) layer, and no impurities are added to the entire surface of the substrate 1 on which the collector 15 and the collector sinker 13 are formed. A base thin film 20 in which silicon (i-Si) layers are sequentially stacked from bottom to top is grown. In this step, while a single-crystal thin film is deposited on the active collector 15 and the collector sinker 13, a polycrystalline or amorphous thin film is grown on the collector insulating film (field oxide film) 17. A silicon oxide film is deposited on the base thin film 20 and patterned to form a masking film 91 covering the collector sinker 13 and the intrinsic base 25 region in the active collector 15 region. BF is applied to the exposed base thin film using the masking film 91 as a mask. 2 Implant ions. A heat treatment is performed to activate the implanted ions and restore the crystallinity of the silicon layer damaged during the ion implantation process. Then, the implanted impurity ions are diffused, and p ++ type base semiconductor electrode film 21 and p ++ region 27 are formed at the edge of collector 15 region. After that, the masking film 91 is removed. An amorphous base ohmic electrode film 29 is deposited on the base thin film by sputtering a composite target such as TiSi 2.6. A silicon oxide film 93 is further deposited on the base ohmic electrode film 29. A portion of the silicon oxide film 93 above the active base 25 is removed with a photosensitive film having a shape that opens the active base region 15. Thereafter, the opening of the base ohmic electrode film 29 is wet-etched with an HF solution. An emitter insulating film 37 is formed thereon by depositing an insulating material such as silicon oxide. The emitter insulating film 37 and the silicon oxide film 93 are etched using the photosensitive film covering the base electrode region as a mask. Thereafter, using the remaining emitter insulating film 37 and the remaining silicon oxide film 93 as a mask, the base ohmic electrode film 29 is wet-etched, and the base thin film 20 on the collector insulating film 17 is dry-etched. A side wall insulating film 77 is formed on the etched side walls of the emitter insulating film 37, the silicon oxide film 93, the base ohmic electrode 29, and the base semiconductor electrode. The emitter insulating film 37 is patterned using a photosensitive mask to open an emitter region and expose the base 25. A polycrystalline silicon thin film is deposited on the substrate, an n-type impurity is implanted into the polycrystalline silicon thin film, and patterned using a photosensitive mask to form an emitter semiconductor electrode 33 on the active base 25 and a collector semiconductor on the collector sinker 13. The electrode 13a is formed at the same time. A protective layer 79 is formed by depositing silicon oxide on the substrate. Thereafter, the substrate is heat-treated to diffuse the n-type impurity in the emitter semiconductor electrode 33 into an adjacent layer, and an impurity-doped silicon layer (i-Si), which is the uppermost layer of the base thin film, is formed as the emitter 35. I do. By patterning the protective film 79 using a photosensitive film, an emitter, a base, and a metal contact window for a collector are formed on each of the emitter semiconductor electrode 33, the base ohmic electrode 29, and the collector semiconductor electrode 13a. Thereafter, a metal material such as TiW and Al-1% Si is deposited, and the metal thin film is patterned using a photosensitive film defining a metal connection. As a result, the base terminal 81, the emitter terminal 83, and the collector terminal 85 are completed (FIG. 24).
[0021]
Also in this case, there are some problems as described below as in the other prior arts described above. First, when an amorphous TiSi 2.6 base ohmic electrode film 29 that opens the active base region 15 is patterned as a photosensitive film by a wet etching method, the wet etching rate is different from that of the silicon oxide film 93. As a result, since the side wall surface of the active base region to be etched cannot be formed uniformly, a void occurs when the emitter insulating film 37 is deposited. When a polycrystalline silicon layer for forming the emitter semiconductor electrode 33 is deposited thereon, polycrystalline silicon may be buried in the void and the emitter semiconductor electrode 33 may be directly connected to the base ohmic electrode. In addition, bubbles generated by reacting with the etchant on the surface of the amorphous TiSi 2.6 base ohmic electrode film 29 during the etching process obstruct the reaction of the wet etchant for etching the amorphous TiSi 2.6. Sometimes. As a result, a part of the amorphous TiSi 2.6 film covered with the bubble is incompletely etched, and the remaining amorphous TiSi 2.6 electrically connects the emitter semiconductor electrode 33 and the base ohmic electrode 29 to each other. In some cases.
[0022]
Second, when the base ohmic electrode film 29 outside the base electrode region is wet-etched using the emitter insulating film 37 and the silicon oxide film 93 as a mask, the etching ratio between the silicon oxide film and the amorphous TiSi 2.6 film is increased. It is difficult to form the etching side surface uniformly due to the difference between the two. When the surface to be etched is cleaned with HF as a cleaning solution, the emitter insulating film 37, the silicon oxide film 93, and the base ohmic electrode 29 are etched again, and the boundary between the base electrodes becomes rough. That is, the step of forming the base electrode is not stable, and the base electrode cannot be electrically stabilized.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional silicon-germanium heterojunction bipolar transistor as described above has various problems. In order to obtain a silicon-germanium heterojunction device having a high cutoff frequency, it is desirable that the base thin film be formed as thin as possible. When a bipolar transistor having a base of an ultrafine thin film is formed so as to include a base ohmic electrode made of titanium, titanium silicide often aggregates, so that it is directly connected to the collector layer through the thin base thin film. Tend to In order to solve the above-mentioned problem, in the conventional method, as shown in FIGS. 18 and 19, a titanium-based ohmic electrode is formed on the base layer shifted by a length of about L outside the active collector region. I have. As another method tried to solve such a problem, there is a conventional method described with reference to FIGS. However, in this method, when wet etching the base electrode made of amorphous TiSi 2.6, it is difficult to ensure the uniformity of the manufacturing process, and the remaining amorphous portion not etched in the active base region. A short phenomenon appears between the base and the emitter due to the quality TiSi 2.6.
[0024]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bipolar transistor in which a silicon or silicon-germanium thin film is crystal-grown and used as a base and metal silicide is adopted as a base ohmic layer to reduce the resistance of a base electrode and a method of manufacturing the same. It is in.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
A homojunction or heterojunction bipolar transistor according to the present invention includes a semiconductor substrate including a buried collector, an active collector and a collector sinker separated by a collector insulating film, an active base layer formed on the active collector, and the collector insulation. It comprises a first base semiconductor electrode film formed on the film. A base, a second base semiconductor electrode selectively grown only on the first base semiconductor electrode film by a masking film, and a metallic silicide selectively formed only on the second base semiconductor electrode A base ohmic electrode film, an emitter insulating film for electrically separating the emitter, an emitter formed on the active base, an emitter semiconductor electrode formed on the emitter, and a protective film covering the entire surface of the substrate; An emitter electrode formed on the emitter semiconductor electrode, the base ohmic electrode, and the collector sinker, a base electrode, and a collector electrode, respectively.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method of manufacturing the bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an n-type impurity such as arsenic or phosphorous is ion-implanted into a p- type silicon substrate 101 and diffused to form an n + type buried collector 111, on which an n + type buried collector 111 is formed. A collector thin film 110 is formed.
[0027]
A collector insulating film (field oxide film) 117 is formed in a portion other than the portion serving as the collector active region 115 and the portion serving as the collector sinker 113 by a thermal oxidation method such as a LOCOS process. The doping concentration of the collector sinker 113 is increased by implanting an n-type impurity such as arsenic or phosphorus using a photoresist mask having an opening corresponding to the collector sinker 113. Then, the photosensitive film is removed, and heat treatment is performed to diffuse the implanted impurities. An n-type impurity such as arsenic or phosphorus is ion-implanted into the intrinsic collector 115 region using a photoresist mask. Next, the photosensitive film is removed, and heat treatment is performed to diffuse the implanted impurities, thereby forming a structure as shown in FIG.
[0028]
A base thin film 120 is deposited on the entire surface of the substrate. To form a homojunction bipolar transistor, a base thin film 120 made of silicon doped with boron is formed. When a heterojunction bipolar transistor (HBT) is formed, a seed layer made of undoped silicon, an undoped silicon-germanium (i-SiGe) layer, and ap + silicon A base thin film 120 is formed in which a germanium (p + SiGe) layer and a silicon (i-Si) layer to which an impurity is not added are stacked from below to above.
The silicon seed layer helps the silicon-germanium film to be uniformly grown on the collector insulating film, and makes the thickness of the base thin film 120 and the germanium content distribution in the base thin film 120 uniform. In other words, the so-called loading effect, in which the thickness of the base thin film, the doping concentration, and the germanium content in the base thin film change depending on the area of the Si to be opened and the density of the Si pattern to be opened, does not occur. First, a silicon seed thin film is formed. Also, when there is no Si seed thin film, the pressure of the atmosphere for growing the base thin film must be low to avoid the loading effect. Then, there arises a problem that the deposition rate is reduced and the production yield is reduced. That is, when the Si seed layer is used, the pressure for growing the base thin film can be increased, and the production yield can be maximized. The topmost Si layer to which the impurity is not added is a portion that will be replaced by the emitter next. Using the photosensitive film covering the base electrode region as a mask, the base thin film 120 is patterned and formed as shown in FIG.
[0029]
An insulating material is deposited and patterned as a mask on the photosensitive film to form a masking film 191 covering the base active region 125 and the collector sinker 113 as shown in FIG. The masking film 191 includes at least one of silicon oxide and silicon nitride. The masking film 191 divides the base thin film 120 into two parts, one serving as a base active region 125 and the other serving as a base semiconductor electrode 123a. BF using the masking film 191 as a mask 2 Ions are implanted to form a first base semiconductor electrode 123a having a high boron doping concentration on the base thin film 120 exposed to the outside of the masking film 191 as shown in FIG. Then, heat treatment is performed to diffuse boron implanted into the first base semiconductor electrode 123a to the edge portion 127 of the active collector 115.
[0030]
As shown in FIG. 5, a second base semiconductor electrode 123b is grown on only the first base semiconductor electrode 123a, selectively doped with boron in-situ. The second base semiconductor electrode 123b includes at least one of silicon, silicon-germanium, and germanium. Next, TiN and Ti are sequentially sputtered, heat-treated, and then wet-etched to form titanium silicide (TiSiSi) only on the second base semiconductor electrode 123b. 2 ) And titanium nitride (TiN) to selectively form a base ohmic electrode 129. The base ohmic electrode 129 is made of TiSi 2 , TiN, CoSi 2 , PtSi 2 , NiSi 2 , FeSi 2 , CuSi 2 , WSi, and a metal silicide containing at least one of W and Cu. The second base semiconductor electrode 123b is made of TiSi 2 This prevents electrical contact between the base ohmic electrode 129 made of metallic silicide and the active collector 115. If the ultrafine base thin film is aggregated with the metallic silicide base ohmic electrode, the phenomenon of the above-mentioned electrical direct contact occurs. That is, the agglomerated silicide passes through the ultrafine base thin film and comes into contact with the collector 115, so that a Shottky contact is formed between the base and the collector. In this case, the base-collector junction and the emitter-base junction become asymmetric, and the voltage between the collector and the emitter is abnormally cut off, thereby deteriorating the characteristics of the device.
On the other hand, since the base ohmic electrode 129 and the second base semiconductor electrode 123b are not formed on the base active region 125, there is no limit on the thickness for preventing aggregation, and thus the thickness of the active base 125 is desired. It can be formed thin enough to realize a cutoff frequency.
[0031]
As shown in FIG. 6, an emitter insulating film 137 is formed on the entire surface of the substrate. Next, the emitter insulating film 137 and the base masking film thereunder are etched using the photosensitive film defining the emitter region as a mask to open the emitter region. Polycrystalline n + type silicon is formed and patterned using a photosensitive film defining an emitter semiconductor electrode 133 as a mask. After that, heat treatment is performed. Thereby, the n-type impurity contained in the emitter semiconductor electrode 133 is diffused into the active base 125 contacting therebelow, that is, the intrinsic base region, and the impurity at the top of the base thin film 125 is not added. The silicon (i-Si) layer is switched to the emitter 135.
[0032]
As shown in FIG. 7, a protective layer 179 is deposited on the entire surface of the substrate using an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride. Thereafter, a base contact window is opened on the base ohmic electrode 129, an emitter contact window is opened on the emitter semiconductor electrode 133, and a collector contact window is opened on the collector sinker 113, using the photosensitive film as a mask. When opening the contact window, the masking film 191 covering the protective film 179, the emitter insulating film 137, and the collector sinker 113 is formed by etching. Next, after cleaning the surface using an HF solution, a metal electrode layer is deposited and patterned using a photosensitive film as a mask to form a base terminal 181, an emitter terminal 183, and a collector terminal 185.
[0033]
In this case, the base ohmic electrode 129 made of metallic silicide may react with the HF solution and be etched while the base ohmic electrode 129 is washed with HF. In such a case, the electrical contact between the base ohmic electrode 129 and the base terminal 181 may not be normal. To prevent this, before depositing the metal layer for the metal terminal, an additional metallic silicide layer can be selectively reformed only on the second base semiconductor electrode exposed through the base contact window. .
[0034]
A second embodiment according to the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the masking film 191 covering the active base 125 and the collector sinker 113 includes two layers, that is, a lower film 191a containing silicon oxide and an upper film containing silicon nitride. 191b. This is to prevent the base 125 from being damaged in the step of opening the emitter region by etching the emitter insulating film 137 and the masking films 191a and 191b. The RIE process of the emitter insulating film 137 is stopped when the silicon nitride film 191b is exposed using the difference in the ratio of the ion reactive etching RIE between the silicon oxide and the silicon nitride, and then the exposed silicon nitride film is exposed. An RIE process for etching 191b is performed until the lower layer 191a made of silicon oxide is exposed. When the exposed silicon oxide film 191a is removed by the chemical wet etching method, the underlying active base layer 125 is not damaged.
[0035]
In the above embodiment of the present invention, the n-type impurity is 21 cm -3 Impurities in the highly doped emitter semiconductor electrode are diffused into the undoped silicon (i-Si) layer at the top of the base thin film to switch to an n + type emitter. At the same time, p-type impurities 19 cm -3 The impurities in the heavily doped p + silicon-germanium base or the undoped silicon (i-Si) layer are diffused. As a result, an n + p junction having a very high junction capacitance is formed, and the cutoff frequency decreases with a low collector current.
[0036]
The third embodiment provides a method of forming an emitter layer having a low junction capacitance at an emitter-base junction and having a high cutoff frequency even at a low collector current. Hereinafter, the manufacturing method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
[0037]
As shown in FIG. 9, the base 125 includes a Si seed layer to which an impurity is not added, a SiGe layer to which an impurity is not added, and a p + SiGe layer, which are sequentially stacked from bottom to top. In this embodiment, the uppermost layer of the SiGe base layer to which the impurity is not added is not included. The emitter insulating film 137 and the masking film 191 are patterned to open the emitter region and expose the base 125 as shown in FIG. 5 and thereafter of the first embodiment.
[0038]
As shown in FIG. 10, impurities such as arsenic or phosphorus 18 cm -3 The emitter 135a is selectively grown only on the base 125 exposed in the emitter region using lightly doped single crystal silicon.
[0039]
As shown in FIG. 11, the emitter semiconductor electrode 133 may be formed by depositing and patterning polycrystalline silicon doped with an impurity such as arsenic or phosphorus over the entire surface.
[0040]
According to the present embodiment, the emitter 135a and the emitter semiconductor electrode 133 can be formed by another method as described below. After opening the emitter region, instead of selectively growing only emitter 135a, impurities 18 cm -3 A lightly doped n-type silicon emitter 135a and impurities 21 cm -3 An emitter semiconductor electrode 133 containing n-type silicon doped to a high degree is subsequently deposited. After that, the emitter 135a and the polycrystalline emitter semiconductor electrode 133 are simultaneously patterned and formed. In this case, a bipolar transistor having a structure as shown in FIG. 12 is formed.
[0041]
In the fourth embodiment, in forming an active collector, one manufacturing method for a method of defining a collector active region different from the so-called LOCOS method described in the first embodiment is shown in FIGS. It will be described with reference to FIG.
[0042]
As shown in FIG. 13, a collector insulating film 117 is deposited on the entire surface of the substrate on which the embedded collector 111 is formed. The collector insulating film 117 is patterned using the photosensitive film defining the collector active region and the collector sinker portion as a mask to define and expose the collector region 115a and the collector sinker region 113a.
[0043]
As shown in FIG. 14, single crystal silicon films 115b and 113b are grown only on the exposed silicon in the collector region and the collector sinker region by the selective crystal growth method. Normally, the grown single-crystal silicon films 115b and 113b completely fill the openings and grow to be higher than the thickness of the collector insulating film 117.
[0044]
As shown in FIG. 15, the grown and protruded silicon layers 115b and 113b are planarized by performing a CMP process. As a result, the collector insulating film 117, the active collector 115, and the collector sinker 113 are completed. Thereafter, the bipolar device is completed by the same method as in the first embodiment.
[0045]
【The invention's effect】
The present invention provides a homo-junction or hetero-junction bipolar transistor using in-situ doped and ultra-fine crystal grown silicon or silicon-germanium thin film as a base. Therefore, the base layer of the bipolar transistor according to the present invention can reduce the base thickness of the bipolar transistor formed by ion implantation. Therefore, the cutoff frequency fT and the maximum vibration frequency fmax can be increased. Generally, the SiGe layer does not aggregate very much when grown on a field oxide film. Therefore, the silicon-germanium base film tends to selectively grow only on the active collector on the substrate on which the field oxide film is patterned. As a result, the base layer is formed thicker than the critical thickness, that is, the critical thickness at which the SiGe layer grows on the silicon layer without defects even if the germanium content is different. Therefore, a defect due to lattice matching occurs in the SiGe thin film, and a SiGeHBT may not be formed. To prevent this, first, a seed thin film made of silicon is grown on a substrate on which an oxide film is patterned by a predetermined thickness, and then silicon-germanium is grown thereon. Thereby, the SiGe base layer has a more uniform thickness and the Ge content is evenly distributed. Further, the method according to the present invention has a very low growth rate and a complicated process, and the production yield is lower than that of a conventional manufacturing method in which a SiGe-based thin film is grown by a selective epitaxial growth (SEG). The rate is improved.
[0046]
In particular, TiSi is formed on the SiGe base exposed in the active collector region and the first base semiconductor electrode on the field oxide film. 2 When forming a base ohmic electrode containing 2 Are in direct contact with the collector through the base film by agglomeration. In this case, the performance of the element decreases. To prevent this, first, a second base semiconductor electrode doped with impurities in-situ is selectively grown only in a region where a base ohmic electrode is formed. And the stability and reproducibility of the manufacturing process are realized. Then, in order to lower the heat treatment temperature in the manufacturing process, an emitter thin film doped with a high impurity is formed in situ.
As a result, diffusion of impurities in the SiGe base thin film to the adjacent silicon collector and silicon emitter is minimized. Therefore, the base layer can be formed as thin as possible, the parasitic capacitance between the junction between the emitter and the base is reduced, and low noise and high cutoff frequency of the device can be obtained.
[0047]
Although the manufacturing steps according to some embodiments have been described above for a specific bipolar transistor, the present invention is not limited to only the above-described several embodiments. This is because those skilled in the art can easily understand that various modifications and changes can be made and various bipolar transistors can be manufactured without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a method of manufacturing a homojunction or heterojunction bipolar transistor using a metal silicide as a base ohmic electrode and using a silicon or silicon-germanium vapor deposited thin film as a base according to the first embodiment of the present invention; It is one sectional drawing in the inside.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 1 during a manufacturing step;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 1 during a manufacturing step;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 1 during a manufacturing step;
FIG. 5 is a sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 1 during a manufacturing step;
FIG. 6 is a cross-sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 1 during a manufacturing step;
FIG. 7 is a sectional view showing a completed stage of the bipolar transistor shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a similar or different type bipolar transistor using silicon or silicon-germanium as a base thin film according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view during a process showing a method of manufacturing a same or different type bipolar transistor using silicon or silicon-germanium as a base thin film according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 9 during a manufacturing step;
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a completed stage of the bipolar transistor shown in FIG. 9;
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a similar or different type bipolar transistor using silicon or silicon-germanium as a base thin film according to a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view during a process showing a method of manufacturing a same or different type bipolar transistor using silicon or silicon-germanium as a base thin film according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 13 during a manufacturing step;
15 is a cross-sectional view of the bipolar transistor shown in FIG. 13 during a manufacturing step thereof.
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a heterojunction bipolar transistor (HBT) that is super self-aligned by selectively growing silicon-germanium only on an exposed silicon collector surface to form a base thin film according to the related art. And shows a cross section during the process.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the heterojunction bipolar transistor of FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a heterojunction bipolar transistor (HBT) using titanium silicide as a base ohmic electrode and using silicon-germanium as a base thin film according to a conventional technique, showing one cross section in the process. .
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the heterojunction bipolar transistor shown in FIG.
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a self-aligned silicon-germanium heterojunction bipolar transistor (HBT) using metal silicide as a base ohmic electrode according to the prior art, showing a cross section during the process.
21 is a view showing one cross section of the heterojunction bipolar transistor shown in FIG. 20 in a process;
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the overall structure of the heterojunction bipolar transistor shown in FIG.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a heterojunction bipolar transistor (HBT) using titanium silicide as a base ohmic electrode and silicon-germanium as a base thin film according to a conventional technique.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing the overall structure of the heterojunction bipolar transistor shown in FIG.
[Explanation of symbols]
101 silicon substrate
110 Collector thin film
111 n + embedded collector
113 Collector sinker
115 Collector active area
117 Collector insulating film (field oxide film)
120 base thin film
123a first base semiconductor electrode
123b Second base semiconductor electrode
125 base semiconductor electrode
127 edge part
129 base ohmic electrode
179 Protective film
181 Base terminal
183 Emitter terminal
185 Collector terminal
191 Masking film
HBT heterojunction bipolar transistor

Claims (13)

第1の導電型半導体物質でコレクタ薄膜を形成する段階と、
前記コレクタ薄膜の上に第2の導電型半導体物質でベース薄膜を形成する段階と、
前記ベース薄膜のうち、第1のベース半導体電極を露出させてベース活性領域を覆うマスキング膜を形成する段階と、
選択的な結晶成長法で前記第1のベース半導体電極上に第2のベース半導体電極を形成する段階と、
前記第2のベース半導体電極上に金属をスパッタリングすることにより、シリサイドを含むベースオーミック電極を、前記第2のベース半導体電極及び前記第1のベース半導体電極を挟んで前記コレクタ薄膜に重なるように、前記第2のベース半導体電極上に形成する段階と、
を備えることを特徴とする、バイポーラ素子の製造方法。
Forming a collector thin film from the first conductive type semiconductor material;
Forming a base thin film of the second conductive semiconductor material on the collector thin film;
Forming a masking film of the base thin film that exposes a first base semiconductor electrode and covers a base active region;
Forming a second base semiconductor electrode on said first base semiconductor electrode by a selective crystal growth method;
By sputtering a metal on the second base semiconductor electrode, a base ohmic electrode containing silicide is overlapped with the collector thin film with the second base semiconductor electrode and the first base semiconductor electrode interposed therebetween. Forming on the second base semiconductor electrode;
A method for manufacturing a bipolar element, comprising:
前記マスキング膜を形成した後、前記マスキング膜をマスクにして、前記露出された第1のベース半導体電極に不純物イオンを注入する段階を更に備えることを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。2. The bipolar device according to claim 1, further comprising, after forming the masking film, implanting impurity ions into the exposed first base semiconductor electrode using the masking film as a mask. Manufacturing method. 前記コレクタの上にベース薄膜を形成する段階は、
第2の導電型シリコンを含む半導体層を形成する段階と、
前記半導体層上に不純物が含まれていないシリコンを含む予備エミッタ層を形成する段階と、
を備えることを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。
Forming a base thin film on the collector,
Forming a semiconductor layer containing second conductivity type silicon;
Forming a preliminary emitter layer containing silicon containing no impurities on the semiconductor layer;
The method for manufacturing a bipolar element according to claim 1, further comprising:
前記コレクタの上にベース薄膜を形成する段階は、
シリコンを含むシード層を形成する段階と、
不純物が含まれていないシリコン−ゲルマニウムを含む真性層を前記シード層上に形成する段階と、
不純物が多量に添加されている第2の導電型シリコン−ゲルマニウムを含む不純物半導体層を前記真性層上に形成する段階と、
不純物が含まれていないシリコンを含む予備エミッタ層を前記不純物半導体層上に形成する段階と、
を備えることを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。
Forming a base thin film on the collector,
Forming a seed layer comprising silicon;
Forming an intrinsic layer containing impurity-free silicon-germanium on the seed layer;
Forming an impurity semiconductor layer containing a second conductivity type silicon-germanium doped with a large amount of impurities on the intrinsic layer;
Forming a preliminary emitter layer containing silicon containing no impurities on the impurity semiconductor layer;
The method for manufacturing a bipolar element according to claim 1, further comprising:
前記マスキング膜は、シリコン酸化物を含む第1のマスキング膜と、シリコン窒化物を含む第2のマスキング膜を積層して形成し、
保護膜と前記第2のマスキング膜を連続して除去した後に、前記第1のマスキング膜を除去することを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。
The masking film is formed by stacking a first masking film containing silicon oxide and a second masking film containing silicon nitride,
2. The method according to claim 1, wherein the first masking film is removed after continuously removing the protective film and the second masking film.
前記ベースオーミック電極が形成される基板の全面にエミッタ絶縁膜を形成し、前記エミッタ絶縁膜及び前記マスキング膜をパターニングしてエミッタ領域を定める段階と、
前記エミッタ領域のみに選択的に第1の導電型不純物が含まれている半導体マスキング膜にエミッタを形成する段階と、
前記エミッタ上に、前記第1の導電型不純物が多量に含まれている半導体マスキング膜としてエミッタ半導体電極を形成する段階をさらに備えることを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。
Forming an emitter insulating film on the entire surface of the substrate on which the base ohmic electrode is formed, and patterning the emitter insulating film and the masking film to define an emitter region;
Forming an emitter in a semiconductor masking film in which only the emitter region selectively contains a first conductivity type impurity;
2. The method of claim 1, further comprising forming an emitter semiconductor electrode on the emitter as a semiconductor masking film containing a large amount of the first conductivity type impurity. .
前記ベースオーミック電極が形成される基板の全面にエミッタ絶縁膜を形成し、前記エミッタ絶縁膜及び前記マスキング膜をパターニングしてエミッタ領域を定める段階と、
前記エミッタ領域が定められた基板の全面に、第1の導電型不純物が含まれている半導体マスキング膜としてエミッタ層を被着し、第1の導電型不純物が多量に含まれている半導体マスキング膜としてエミッタ半導体層を連続被着する段階と、
前記エミッタ層と前記エミッタ半導体層をパターニングしてエミッタ半導体電極を形成する段階と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1記載の、バイポーラ素子の製造方法。
Forming an emitter insulating film on the entire surface of the substrate on which the base ohmic electrode is formed, and patterning the emitter insulating film and the masking film to define an emitter region;
An emitter layer is deposited as a semiconductor masking film containing a first conductivity type impurity on the entire surface of the substrate on which the emitter region is defined, and a semiconductor masking film containing a large amount of the first conductivity type impurity Continuously depositing an emitter semiconductor layer as
Patterning the emitter layer and the emitter semiconductor layer to form an emitter semiconductor electrode;
The method for manufacturing a bipolar device according to claim 1, further comprising:
第1の導電型半導体物質を含むコレクタと、
前記コレクタと接触して第2の導電型半導体物質を含む活性ベースと、
前記活性ベースの側面に延長され、不純物が注入される第2の導電型半導体物質を含む第1のベース半導体電極と、
前記活性ベースを覆って前記第1のベース半導体電極を区分し、エミッタ領域を定めるマスキング膜と、
前記第1のベース半導体電極上のみに選択的に形成される第2のベース半導体電極と、
前記第2のベース半導体電極及び前記第1のベース半導体電極を挟んで前記コレクタ薄膜に重なるように前記第2のベース半導体電極上に形成された、金属を含むシリサイドベースオーミック電極と、
前記ベースオーミック電極が形成された基板の全面に形成されたエミッタ絶縁膜及びマスキング膜の一部分が開口されることによって形成されたエミッタ領域からベースと接触する第1の導電型半導体物質を含むエミッタと、
前記エミッタ領域を通じて前記エミッタと接触する不純物を含む第1の導電型半導体でなしているエミッタ半導体電極と、
を備えることを特徴とするバイポーラ素子。
A collector comprising a semiconductor material of the first conductivity type;
An active base including a second conductivity type semiconductor material in contact with the collector;
A first base semiconductor electrode extended to a side surface of the active base and including a second conductive semiconductor material into which impurities are implanted;
A masking film that covers the active base, partitions the first base semiconductor electrode, and defines an emitter region;
A second base semiconductor electrode selectively formed only on the first base semiconductor electrode;
A silicide-based ohmic electrode containing a metal formed on the second base semiconductor electrode so as to overlap the collector thin film with the second base semiconductor electrode and the first base semiconductor electrode interposed therebetween ;
An emitter including a first conductive semiconductor material in contact with a base from an emitter region formed by opening a part of an emitter insulating film and a masking film formed on an entire surface of the substrate on which the base ohmic electrode is formed; ,
An emitter semiconductor electrode made of a first conductivity type semiconductor containing an impurity that contacts the emitter through the emitter region;
A bipolar element comprising:
前記ベースは、
第2の導電型シリコンを含む半導体層と、
前記半導体層上に不純物が含まれていないシリコンを含む予備エミッタ層と、
を備えることを特徴とする、請求項8記載のバイポーラ素子。
The base is
A semiconductor layer containing silicon of the second conductivity type;
A preliminary emitter layer containing silicon containing no impurities on the semiconductor layer;
9. The bipolar device according to claim 8, comprising:
前記ベースは、
シリコンを含むシード層と、
前記シード層上に形成される、不純物が含まれていないシリコン−ゲルマニウムを含む真性層と、
前記真性層上に形成される、不純物が含まれているシリコン−ゲルマニウムを含む不純物層と、
前記不純物層上に不純物がドーピングされていないシリコンを含む予備エミッタ層と、
を備えることを特徴とする請求項8に記載のバイポーラ素子。
The base is
A seed layer containing silicon;
An intrinsic layer containing silicon-germanium containing no impurities formed on the seed layer;
An impurity layer formed on the intrinsic layer and containing silicon-germanium containing impurities,
A preliminary emitter layer containing silicon not doped with an impurity on the impurity layer,
Characterized in that it comprises a bipolar element according to claim 8.
前記マスキング膜は、
シリコン窒化物を含む第1のマスキング膜と、
シリコン酸化物を含む第2のマスキング膜と、
が積層されていることを特徴とする、請求項8記載のバイポーラ素子。
The masking film,
A first masking film containing silicon nitride;
A second masking film containing silicon oxide;
9. The bipolar element according to claim 8, wherein are stacked.
前記エミッタ領域には、ベースと接触している不純物が含まれている第1の導電型半導体層が選択的に形成され、第1の導電型エミッタ半導体電極と接触することを特徴とする、請求項8記載のバイポーラ素子。The first conductive type semiconductor layer containing an impurity in contact with the base is selectively formed in the emitter region, and is in contact with the first conductive type emitter semiconductor electrode. Item 10. The bipolar device according to item 8, 前記エミッタ半導体電極は、
エミッタ領域でベースと接触している不純物が含まれている第1の導電型半導体層と、
不純物が多量に含まれている第1の導電型半導体層と、
で構成していることを特徴とする、請求項8記載のバイポーラ素子。
The emitter semiconductor electrode,
A first conductivity type semiconductor layer containing an impurity in contact with the base in the emitter region;
A first conductivity type semiconductor layer containing a large amount of impurities,
9. The bipolar element according to claim 8, wherein the bipolar element is constituted by:
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